Circuito de Potencia

Disparo de un tiristor en VAC - VDC

NOMBRE: German Campos. M.

Rodolfo Alarcón. T.

CARRERA: Ingeniería Electrónica.

ASIGNATURA: Aplicaciones de Electrónica de Potencia

PROFESOR: Felipe Delgado.

FECHA: 07-09-2015

Introducción

Los tiristores son una familia de dispositivos de potencia, se manejan como

interruptores biestables que funcionan de un estado no conductor a un estado

conductor. En comparación con los transistores tienen menores perdidas de

conducción.

Un tiristor es un dispositivo de 4 capas, de estructura pnpn, con tres uniones pn. Tiene

tres terminales: ánodo, cátodo y compuerta. Los tiristores de fabrican por dispersión

difusión. El tiristor algunos por ejemplo el diac es un tiristor sin gate, con

funcionamiento similar, es común mente usado para el disparo de los triacs. Otros

métodos de disparo son térmicos, luz, alto voltaje, dv/dt, corriente de puerta.

En este laboratorio, se verán ejemplos de tiristores controlados por fase, un tiristor

inicia la conducción en sentido directo, cuando se aplica un pulso de corriente de la

compuerta al catodo, y se llega y se mantiene con rapidez a la conducción total con

caída pequeña de voltaje en sentido directo, no puede hacer que su corriente regrese

a cero mediante una señal en su compuerta.

VBO 32V, que es la tensión limite

antes de iniciar la conducción.

IBO 100uA, corriente máxima de

entrada (corriente de mantenimiento),

antes de iniciar la conducción.

VO 5V, voltaje mínimo de salida.

IB 10uA, corriente de fuga máxima,

generada cuando VBO 0.5V, corriente

IB se genera dentro de los 0.5V de

entrada VBO.

Se observa el comportamiento del diac en su 1° y 3°

cuádrante, y la acción al vencer la tensión umbral.

DIAC

El diac es un dispositivo controlado por voltaje, podemos decir que se comporta como dos zener puestos de

forma opuesta, el voltaje en sus entradas no tiene polaridad fija, este se activa por tensión bajo ciertos

parámetros eléctricos que explicaremos: (El modelo de diac ocupado en nuestro circuito es el DB3).

Se entiende entonces que para iniciar la conducción del diac es necesario un Voltaje de entrada superior a

32V y sobre los 0.5 volt conocido como ∆V, como también tener en cuenta que nuestro circuito a controlar

no inicie con la corriente de fuga. Al superar los valores eléctricos especificados el diac entra en avalancha

y disminuye su resistencia interna a un valor muy bajo. Colocado en paralelo a una salida de fuente de

corriente alterna podrá recortar todos los picos de la onda, negativos y positivos que pasen por el voltaje

umbral de diac (VBO).Conectado en serie solo pasara la corriente cuando este a su salida tenga una tensión

más alta que la tensión del gatillo del triacs (esta será la configuración que usaremos para nuestro circuito).

IGT Corriente de gate, 25mA.Tomar en cuenta

los cuadrantes 1° y 3° cuadrante.

VGT 1.3vol Voltaje umbral, considerar que a la entrada tiene

que tener un voltaje superior a VGT para iniciar la

conducción.

Es como SCR en Anti paralelo, por ende en su salida se

obtiene el voltaje de la fuente alterna.

Triacs (Modelo a ocupar BTA08-600B)

Desarrollo Cálculos

𝑋𝑐 =1

2∗𝜋∗𝑓∗𝑐=

1

2∗𝜋∗50𝐻𝑧∗0.33∗10−3 = 9645.754127 = 9.645 ∗ 103 = 9.645 𝐾Ω.

Calculo de circuito RGT, Se entiende que una vez cargado el condensador este actuara como interruptor

abierto, por lo cual caerá una corriente igual a (Vin/RL+RGT). Considerar la corriente de IGT en el 1° y 3°

cuadrante (5-25mA Max).

𝑉𝑖𝑛

𝑅𝐺𝑇 + 𝑅𝐿= 𝐼𝐺𝑇 ;

220𝑉𝐴𝐶

𝑅𝐺𝑇 + 800Ω= 25𝑚𝐴 ;

220𝑉𝐴𝐶

25 ∗ 10−3− 800Ω = 𝑅𝐺𝑇

8800Ω − 800Ω = 𝑅𝐺𝑇 ; 8000Ω = 𝑅𝐺𝑇 ; 8 ∗ 103 = 𝑅𝐺𝑇 ; 8𝐾Ω = 𝑅𝐺𝑇.

El valor anterior de la RGT, será redondeado a un valor de resistencia encontrada frecuente mente en el

comercio y cumpliendo con el rango de corriente de gate del triacs.

𝑉𝑖𝑛

𝑅𝐺𝑇 + 𝑅𝐿= 𝐼𝐺𝑇 ;

220𝑉𝐴𝐶

𝑅𝐺𝑇 + 800Ω= 𝐼𝐺𝑇 ;

220𝑉𝐴𝐶

10𝐾Ω + 800Ω= 𝐼𝐺𝑇

220𝑉𝐴𝐶

10 ∗ 103Ω + 800Ω= 𝐼𝐺𝑇 ;

220𝑉𝐴𝐶

10800Ω= 𝐼𝐺𝑇 ; 0.02037037 = 𝐼𝐺𝑇 = 20.37𝑚𝐴.

𝑅𝑇 = 10.8𝐾Ω.

√𝑍 = 𝑅𝑇2 + 𝑋𝑐2 ; 𝑍 = √𝑅𝑇2 + 𝑋𝑐2 ; 𝑍 = √10.8𝐾Ω2 + 9.645𝐾Ω2 ; 𝑍 = 14.479𝐾𝐴.

Luego de obterner los valores maximos de trabajo de acuerdo a la corriente del Triacs. Obtendremos la

corriente del circuito RC resultante:

220𝑉𝐴𝐶

𝑍= 𝐼𝐺𝑇 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ;

220𝑉𝐴𝐶

14.479𝐾𝐴= 𝐼𝐺𝑇 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ; 15.194𝑚𝐴 = 𝐼𝐺𝑇 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙.

𝑉𝑐 = 𝑋𝑐 ∗ 𝐼 = 9.645 𝐾Ω ∗ 15.194𝑚𝐴 = 146.546 𝑉𝑜𝑙.

Calculo del potenciómetro para variar Angulo de fase:

𝑅𝑉 =𝑉𝑖𝑛 ∗ sin(𝛼) − 𝑅𝐿 − 𝑅𝐺𝑇

𝐼𝐺𝑇;

220𝑉𝐴𝐶 ∗ sin(80) − 800Ω − 10𝐾Ω

10𝐾Ω ; 𝑅𝑉 = 233.9 ⩭ 234𝐾Ω.

Se buscó un potenciómetro de venta típica comercial, la impedancia de esta fue probada con 3 impedancias

distintas: 500KΩ, 200KΩ y 100KΩ. Con la prueba se obtuvo histéresis con 500KΩ, 200KΩ. No obstante con el

de 100K se obtuvo un control más fino ya que con el valor de 234KΩ, y la resolución de potenciómetro, el

circuito funcionaba como interruptor.

Simulación Del circuito

Circuito Propuesto

Voltaje del tiristor (Triacs) Voltaje de la Fuente

Voltaje del Condensador

Disparo de Scr en continua

Este scr conduce con el voltaje positivo, Con valor se voltaje sobre el de VGT, superando la corriente del gate

este circuito funciona como un interruptor swich, corriente de enganche. Las resistencias Usadas en le

circuito tienen como misión proteger los led.

𝑆𝑖 𝑉𝑖𝑛 > 𝑉𝐺𝑇, 9𝑉𝐷𝐶 > 0.8𝑉𝐷𝐶, 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑒.

Al momento de presionar el swich se enciende ambos led, quedando enclavado el led D2

C106D

Conclusión

En el desarrollo del laboratorio hemos experimentado con 4 circuitos de disparo del SCR, pasado de un

control tipo swich a un control controlado por fase, para todos los controles es necesario tener en cuenta el

IGT, VGT. Y la potencia de conducción entre ánodo y cátodo, además de las propias características eléctricas

del mismo.

Hemos concluido des pues del análisis del laboratorio que el Angulo de disparo es mayor, al flujo de la

corriente y viceversa, en donde la resistencia conectada en serie es la resistencia de protección para obtener

la corriente máxima permitida en la puerta de scr, Cuando el potenciómetro de control es igual a cero,

podemos decir que esta resistencia de protección determina el mínimo Angulo de disparó. El triac es un

dispositivo que se usa para controlar el flujo de corriente por medio a una carga, con la particularidad de

conducir en ambos sentidos, pude ser bloqueado por la inversión de la tención o al disminuir la corriente por

debajo de la corriente de mantenimiento.

El triac puede ser disparado independiente mente de la polarización de puerta, mediante una corriente de

puesta positiva o negativa.

En el caso del dia se podría decir que es un dispositivo semiconductor de dos terminales, que actúa como un

interruptor bidireccional, el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura.